CN112936869A - 一种自助式3d打印系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自助式3D打印系统及其方法，该系统包括移动端和打印终端，移动端和打印终端分别与云服务端连接，移动端设置有用于将图片处理为图像字符串的图片预处理模块和用于传输图像字符串、打印参数的移动发送模块，图片预处理模块连接至移动发送模块，移动发送模块连接至云服务端；云服务端设置有依次连接的云端接收模块、云端处理模块和云端发送模块，云端接收模块与移动发送模块连接，云端发送模块与打印终端连接。与现有技术相比，本发明能够有效降低当前用户进行3D打印的经济成本和操作成本。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种自助式3D打印系统及其方法。
背景技术
3D打印是一种以数字模型文件为基础、运用热塑性材料可粘合材料、通过逐层打印的方式来构造物体的技术，其特点在于可以打印出绝大多数形状的物体。相比于传统制造技术(如注塑法)，3D打印可以更快、更有弹性和更低成本地生成数量相对较少的产品。
随着3D打印的发展，3D打印机逐渐走进人们的日常生活，基于用户的个性化需求，很多个人用户对3D打印的需求也越来越广泛。目前个人用户进行3D打印的方式通常是自行购买3D打印机，并且在PC机上安装建模软件与3D打印机相连，以对建模软件输出的模型进行打印。这种打印方式一方面增加了用户需购置3D打印机的经济成本，另一方面也增加了用户自行建模的操作成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自助式3D打印系统及其方法，以降低当前3D打印的经济成本和操作成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种自助式3D打印系统，包括移动端和打印终端，所述移动端和打印终端分别与云服务端连接，所述移动端设置有用于将图片处理为图像字符串的图片预处理模块和用于传输图像字符串、打印参数的移动发送模块，所述图片预处理模块连接至移动发送模块，所述移动发送模块连接至云服务端；
所述云服务端设置有依次连接的云端接收模块、云端处理模块和云端发送模块，所述云端接收模块与移动发送模块连接，所述云端发送模块与打印终端连接。
进一步地，所述云端处理模块包括用于将图像字符串转换为图片的转换单元、用于对图片进行裁剪的轮廓检测单元、用于重建三维模型的建模单元以及用于对单位模型进行切片处理的切片单元，所述转换单元、轮廓检测单元、建模单元和切片单元依次连接，所述转换单元与移动发送模块连接，所述切片单元与云端发送模块连接。
进一步地，所述移动端设置有用户登录模块和用于获取图片数据的图片输入模块，所述用户登录模块与移动发送模块连接，所述图片输入模块与图片预处理模块连接。
进一步地，所述图片输入模块与外部摄像头连接。
进一步地，所述云服务端设置有用于验证用户信息的验证模块以及用于存储注册用户信息、图像字符串、三维模型、切片文件、打印参数的云端存储模块，所述验证模块与云端接收模块连接，所述云端存储模块分别与云端接收模块、建模单元、切片单元相连接。
进一步地，所述云服务端设置有根据用户打印请求时间以生成打印请求队列、并按顺序调用云端发送模块的打印调度模块。
进一步地，所述云端接收模块还与打印终端连接，以接收打印终端输出的实时打印状态信息。
进一步地，所述云端发送模块还与移动端连接，所述移动端设置有用于接收三维模型数据、切片文件以及实时打印状态信息的反馈接收模块，所述反馈接收模块的输入端连接至云端发送模块，所述反馈接收模块的输出端连接有用于展示三维模型数据、切片文件信息以及实时打印状态信息的反馈显示模块。
进一步地，所述打印终端设置有用于接收切片文件以及打印参数、发送实时打印状态信息的通讯模块。
进一步地，所述打印终端设置有用于存储切片文件及打印参数的终端存储模块，所述终端存储模块与通讯模块连接。
一种自助式3D打印方法，包括以下步骤：
S1、用户在移动端进行登录操作，移动端将登录的用户信息发送给云服务端；
S2、云服务端对登录的用户信息进行验证，若验证通过则执行步骤S3，否则结束当前打印过程；
S3、用户在移动端输入待打印的图片以及打印参数，移动端将图片处理为图像字符串，并将图像字符串以及打印参数传输给云服务端；
S4、云服务端依次将图像字符串转换为图片、采用轮廓检测技术对图片进行裁剪获得目标区域、基于三维重建算法将裁剪后的图片重建得到三维模型、使用切片引擎对三维模型进行切片后得到切片文件；
S5、云服务端将切片文件以及打印参数发送给打印终端，打印终端开始执行打印操作，并将实时打印状态信息返回给云服务端。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明采用移动端、打印终端分别与云服务端连接的方式，用户只需在移动端输入待打印的图片即可实现自助远程3D打印，无需用户自行建模，也无需用户自行购置3D打印机，由此有效降低了经济成本和操作成本。
二、本发明在云服务端设置云端处理模块，该云端处理模块包括用于将图像字符串转换为图片的转换单元、用于对图片进行裁剪的轮廓检测单元、用于重建三维模型的建模单元以及用于对单位模型进行切片处理的切片单元，使得云服务端能够自动、准确地进行建模和切片操作，从而保证后续3D打印的准确性。
三、本发明通过在移动端设置用户登录模块、在云服务端设置验证模块以及存储有用户注册信息的云端存储模块，以此保证用户能够可靠、安全地进行自助式远程3D打印操作。
四、本发明利用云服务端的打印调度模块，能够根据用户打印请求时间以生成打印请求队列，结合打印终端实时反馈的打印状态信息，使得用户的打印请求能够按序进行，且方便用户实时掌握当前的打印状态。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为移动端的结构示意图；
图3为云服务端的结构示意图；
图4为本发明的方法流程示意图；
图5为本发明的工作原理示意图；
图中标记说明：1、移动端，2、打印终端，3、云服务端，101、图片预处理模块，102、移动发送模块，103、用户登录模块，104、图片输入模块，105、反馈接收模块，106、反馈显示模块，201、通讯模块，202、终端存储模块，301、云端接收模块，302、云端处理模块，303、云端发送模块，304、验证模块，305、云端存储模块，306、打印调度模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1～图3所示，一种自助式3D打印系统，包括移动端1和打印终端2，移动端1和打印终端2分别与云服务端3连接，移动端1设置有用于将图片处理为图像字符串的图片预处理模块101和用于传输图像字符串、打印参数的移动发送模块102，图片预处理模块101连接至移动发送模块102，移动发送模块102连接至云服务端3，云服务端3设置有依次连接的云端接收模块301、云端处理模块302和云端发送模块303，云端接收模块301与移动发送模块102连接，云端发送模块303与打印终端2连接，
其中，云端处理模块302包括用于将图像字符串转换为图片的转换单元、用于对图片进行裁剪的轮廓检测单元、用于重建三维模型的建模单元以及用于对单位模型进行切片处理的切片单元，转换单元、轮廓检测单元、建模单元和切片单元依次连接，转换单元与移动发送模块102连接，切片单元与云端发送模块303连接。
此外，移动端1设置有用户登录模块103和用于获取图片数据的图片输入模块104，用户登录模块103与移动发送模块102连接，图片输入模块104与图片预处理模块101连接，在实际应用中，图片输入模块104可与外部摄像头连接，以接收来自外部拍摄的图片。
云服务端3设置有用于验证用户信息的验证模块304以及用于存储注册用户信息、图像字符串、三维模型、切片文件、打印参数的云端存储模块305，验证模块304与云端接收模块301连接，云端存储模块305分别与云端接收模块301、建模单元、切片单元相连接；
云服务端3还设置有根据用户打印请求时间以生成打印请求队列、并按顺序调用云端发送模块的打印调度模块306。
云端接收模块301还与打印终端2连接，以接收打印终端2输出的实时打印状态信息。
云端发送模块303还与移动端1连接，移动端1设置有用于接收三维模型数据、切片文件以及实时打印状态信息的反馈接收模块105，反馈接收模块105的输入端连接至云端发送模块303，反馈接收模块105的输出端连接有用于展示三维模型数据、切片文件信息以及实时打印状态信息的反馈显示模块106。
打印终端2设置有用于接收切片文件以及打印参数、发送实时打印状态信息的通讯模块201，通讯模块201还连接有用于存储切片文件及打印参数的终端存储模块202。
本实施例还在移动端1设置打印反馈模块，用于将打印模型的评价信息发送到云服务端3。
将上述系统应用于实际，其自助式3D打印过程如图4所示，包括以下步骤：
S1、用户在移动端进行登录操作，移动端将登录的用户信息发送给云服务端；
S2、云服务端对登录的用户信息进行验证，若验证通过则执行步骤S3，否则结束当前打印过程；
S3、用户在移动端输入待打印的图片以及打印参数，移动端将图片处理为图像字符串，并将图像字符串以及打印参数传输给云服务端，其中，打印参数包括打印尺寸、打印数量和打印速度；
S4、云服务端依次将图像字符串转换为图片、采用轮廓检测技术对图片进行裁剪获得目标区域、基于三维重建算法将裁剪后的图片重建得到三维模型、使用切片引擎对三维模型进行切片后得到切片文件，其中，切片文件中包含预估打印时长以及预估耗材使用量；
S5、云服务端将切片文件以及打印参数发送给打印终端，打印终端开始执行打印操作，并将实时打印状态信息返回给云服务端。
具体的，本发明提出的自助式3D打印系统的工作原理如图4所示，该系统包括移动端App、3D打印机以及与移动端App和打印终端相连的云端服务器。移动端App包括：用户登录模块，用于用户登录打印系统；图片输入模块，用于读取移动端图片或调用摄像头拍摄获得图片；图片预处理模块，用于将图片处理为图像字符串的形式；移动发送模块，用于向云端服务器发送图像字符串，以及包含打印质量参数的打印选择请求；反馈接收模块，用于接收云端服务器返回的预切片结果，实时打印状态信息；反馈显示模块，用于显示云端服务器返回的重建后的3D模型，预切片信息，实时打印状态。
云端服务器包括云端接收模块，用于接收移动端App发送的图像字符串、包含打印参数的打印选择请求，打印终端发送的状态信息；云端处理模块，用于将图像字符串转换为图片，使用轮廓检测技术对图片进行裁剪，利用三维重建算法进行三维重建，利用切片引擎对重建的三维模型进行切片；云端发送模块，用于向移动端App发送上传图片的三维模型数据、预切片结果、实时打印状态信息，向打印终端发送切片后的文件与包含控制打印机参数的请求；用户验证模块，用于验证登录用户是否为云端存储模块中存储的注册用户；云端存储模块，用于存储用户信息、用户上传的图像字符串、重建的三维模型、预切片后的文件、预估打印时间、预估耗材使用量和用户发送的打印质量参数；打印调度模块，用于根据用户提交打印请求的时间顺序维护一个打印请求队列，按顺序调用云端发送模块发送至打印终端进行打印。
打印终端包括加密通讯模块，用于接收云端服务器发送的切片文件与包含控制打印机的参数的请求，以及根据云端服务器的查询打印状态请求发送打印机状态与打印进度信息；存储模块，用于存储云端服务器发送的切片文件与控制打印的参数。
本技术方案中，用户登录3D打印系统，登录请求通过云端服务器验证后进入打印系统。然后在移动端App上选择需要打印的图片或者使用摄像头拍摄获取图片，然后将其发送至云端服务器。云端服务器通过云端处理模块将上传图像字符串转换为图片，然后使用轮廓检测技术对图片进行裁剪获得目标区域，再利用三维重建算法将裁剪后的图片重建为三维模型，然后使用切片引擎对三维模型进行切片，云端发送模块将重建的三维模型预切片结果、预估打印时长和预估耗材使用量发送至移动端App，移动端App收到上诉反馈后通过反馈显示模块后根据用户所选的打印质量发送打印请求。云端服务器接收到用户发送的打印请求后，在云端调度模块中提交打印请求，当打印队列为空时，通过云端发送模块，将打印请求与切片文件发送至打印终端。打印终端接受到打印请求与切片文件后将其存储在存储模块，然后开始打印。在开始打印后，云端服务器向打印终端发送查询打印状态请求，以获得打印进度信息，再将其发送至移动端App反馈接受模块在反馈显示模块上显示。
综上可知，采用上述技术方案，用户无需购置3D打印机，降低了用户的经济成本；相比在PC机上使用重建软件进行建模，用户只需在移动端app发送图片至云端服务器即可，降低了用户的操作成本；同时云端服务器在用户发送打印命令后实时的与3D打印机进行通讯使用户了解实时打印进度，提高了信息透明度。
Claims (10)
1.一种自助式3D打印系统，其特征在于，包括移动端(1)和打印终端(2)，所述移动端(1)和打印终端(2)分别与云服务端(3)连接，所述移动端(1)设置有用于将图片处理为图像字符串的图片预处理模块(101)和用于传输图像字符串、打印参数的移动发送模块(102)，所述图片预处理模块(101)连接至移动发送模块(102)，所述移动发送模块(102)连接至云服务端(3)；
所述云服务端(3)设置有依次连接的云端接收模块(301)、云端处理模块(302)和云端发送模块(303)，所述云端接收模块(301)与移动发送模块(102)连接，所述云端发送模块(303)与打印终端(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述云端处理模块(302)包括用于将图像字符串转换为图片的转换单元、用于对图片进行裁剪的轮廓检测单元、用于重建三维模型的建模单元以及用于对单位模型进行切片处理的切片单元，所述转换单元、轮廓检测单元、建模单元和切片单元依次连接，所述转换单元与移动发送模块(102)连接，所述切片单元与云端发送模块(303)连接。
3.根据权利要求1所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述移动端(1)设置有用户登录模块(103)和用于获取图片数据的图片输入模块(104)，所述用户登录模块(103)与移动发送模块(102)连接，所述图片输入模块(104)与图片预处理模块(101)连接。
4.根据权利要求3所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述云服务端(3)设置有用于验证用户信息的验证模块(304)以及用于存储注册用户信息、图像字符串、三维模型、切片文件、打印参数的云端存储模块(305)，所述验证模块(304)与云端接收模块(301)连接，所述云端存储模块(305)分别与云端接收模块(301)、建模单元、切片单元相连接。
5.根据权利要求1所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述云服务端(3)设置有根据用户打印请求时间以生成打印请求队列、并按顺序调用云端发送模块(303)的打印调度模块(306)。
6.根据权利要求1所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述云端接收模块(301)还与打印终端(2)连接，以接收打印终端(2)输出的实时打印状态信息。
7.根据权利要求6所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述云端发送模块(303)还与移动端(1)连接，所述移动端(1)设置有用于接收三维模型数据、切片文件以及实时打印状态信息的反馈接收模块(105)，所述反馈接收模块(105)的输入端连接至云端发送模块(303)，所述反馈接收模块(105)的输出端连接有用于展示三维模型数据、切片文件信息以及实时打印状态信息的反馈显示模块(106)。
8.根据权利要求1所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述打印终端(2)设置有用于接收切片文件以及打印参数、发送实时打印状态信息的通讯模块(201)。
9.根据权利要求8所述的一种自助式3D打印系统，其特征在于，所述打印终端(2)设置有用于存储切片文件及打印参数的终端存储模块(202)，所述终端存储模块(202)与通讯模块(201)连接。
10.一种应用如权利要求1所述自助式3D打印系统的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用户在移动端进行登录操作，移动端将登录的用户信息发送给云服务端；
S2、云服务端对登录的用户信息进行验证，若验证通过则执行步骤S3，否则结束当前打印过程；
S3、用户在移动端输入待打印的图片以及打印参数，移动端将图片处理为图像字符串，并将图像字符串以及打印参数传输给云服务端；
S4、云服务端依次将图像字符串转换为图片、采用轮廓检测技术对图片进行裁剪获得目标区域、基于三维重建算法将裁剪后的图片重建得到三维模型、使用切片引擎对三维模型进行切片后得到切片文件；
S5、云服务端将切片文件以及打印参数发送给打印终端，打印终端开始执行打印操作，并将实时打印状态信息返回给云服务端。
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